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Zwischenrelais für Zitterregler mit zwei durch ein Joch verbundenen
Magnetkernen Zur Erweiterung des Regelbereiches von Schnellreglern ist es bekannt,
die TR-Stellung zu verändern. Unter TR-Stellung wird dabei die Stellung des Kontaktarmes
des Nebenschlußregelwiderstandes verstanden, die dieser bei Betrieb mit einem Tirrillregler
einnimmt. Diese Stellung kann in bekannter Weise dadurch verändert werden, daß man
getrennte Glimmlampenwiderstände oder ein besonderes TR-Verstellr elais anordnet.
Außerdem ist bereits vorgeschlagen worden, im Regler selbst ein Differentialrelais
einzubauen. Diese Nachteile der beiden zuerst genannten Einrichtungen bestehen darin,
daß sie zusätzliche Einrichtungen bedeuten, die eine wesentliche Verteuerung des
Reglers verursachen. Das im Regler eingebaute Differentialrelais besitzt den Nachteil,
daß es infolge der Differentialwicklungen, die ziemlich großen Raum beanspruchen,
die Ausführungsform des Reglers stark b;eeinfiußt und somit ebenfalls zu einer Verteuerung
führt.
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Die Erfindung betrifft nun ein Relais für Zitterregler mit zwei durch
ein Joch verbundenen Magnetkernen; das ebenfalls innerhalb des Reglers eingebaut
wird, bei welchem aber die sehr viel Raum beanspruchenden Differentialwicklungen
wegfallen. Auf den Kernen, die zwei Anker betätigen, sitzen in benannter Weise Wicklungen,
die in Abhängigkeit von der zu regelnden Größe erregt sind, und zwar die eine ständig,
die andere, während sie nicht von den Zitterkontakten kurzgeschlossen ist. Der eine
Anker schließt Feldwiderstände der Erregermaschine kurz.
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Gemäß der Erfindung werden nun auf den beiden Magnetkernen getrennt
je eine Magnetwicklung angeordnet, so daß von ihnen erzeugte magnetische Flüsse
in dem durch die Magnetkerne und die Anker gebildeten magnetischen Pfad in demselben
Sinne wirken. Das Verbindungsjoch zwischen den beiden Magnetkernen wird derart angeordnet,
daß die von den beiden Magnetwicklungen erzeugten magnetischen Flüsse in dem Joch
einander entgegenwirken.
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Das neue Relais kann zugleich auch noch dazu benutzt werden, um einen
Vorwiderstand
für eine Relaiswicklung stetig in seiner Größe zu
verändern. Es beherrscht bei einem annähernd gleichbleibenden Kontaktdruck ein Regelbereich
von i zu 5 der Erregerspannungen, welches durch die neuere Maschinen- . entwicklung
gefordert wird.
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Die Abb. i zeigt den Einbau des Zwischen= relais in einen Tirrillregler.
Die Wirkungsweise des Zwischenrelais wird an Hand der Abb. 2 erläutert. Auf dein
gemeinsamen Magnetkern befinden sich die Wicklungen i und 4. Die erstere, die als
Hauptwicklung bezeichnet wird, wird von dem Hauptkontakt HK des Reglers gesteuert,
welcher parallel zti ihr liegt und durch Schließen die Wicklung überbrückt. Die
Wicklung i wird über zwei V orwiderstände 2 und 3 an die Klemmenspannung der Erregermaschine
gelegt. Andererseits liegt die Wicklung 4, welche als Hilfswicklung bezeichnet wird,
über einen Widerstand 5 ebenfalls an der Klemmenspannung der Erregermaschine.
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Die Wirkungsweise des Zwischenrelais wird mit Hilfe eines Zahlenbeispiels
erläutert. Es wird dabei angenommen, daß der Spannungsbereich einer Erregermaschine
4o bis Zoo Volt beträgt, also ein Verhältnis von i zu 5 der Erregerspannungen besitzt.
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Bei kleiner Generatorlast ist auch die Erregerspannung klein. Sie
liegt innerhalb des ersten Bereiches von 4o bis ; 5 Volt. Die beiden Hauptkontakte,
die zunächst geschlossen sind, schließen die Wicklung i kurz, wodurch der Kraftfluh
des Schenkels ausgelöscht ist. Die Kontakte t3, ; des Zwischenrelais sind geschlossen
und überbrücken soinit den --\-ebenscliltil.lregtilator. Infolgedessen steigt die
Erregerspannung an, bis die Hauptkontakte des I'@eglers infolge der stärkeren Zugkraft
der Erregerspannungsspule sich öffnen. Damit wird der Kurzschluß der Wicklung i
aufgehoben, und diese wird nun vorn Strom durchflossen, der einen Krafttlul erzeugt,
« o:Zurch der Anker 8 angezogen wird. Dabei öffnen sich die Kontakte 6. ;. und der
Nebenschlußregler wird in den F_rregerstronikreis der Erregeritiaschine eingeschaltet.
Der Erregerstrom sinkt damit und infolgedessen auch die Spannung der Erregermaschine.
Dieses Absinken erfolgt so weit, bis die Hauptkontakte des Schnellreglers sich wieder
schlieläein und das Spiel von neuem beginnt. In diesem Bereich besitzt also das.
Zwischenrelais die gleiche Wirkungsweise wie bei einem normalen Tirrellregler. Der
Anker io niniiat in diesem Regelbereich infolge der überwiegenden Federkraft eine
derartige Lage ein, daß die Kontakte 1i, 12 geschlossen sind, wodurch der Torwiderstand
a der Wicklung i kurzgeschlossen ist. Steigt nun die Belastung des Generators, so
ist auch ein höherer Erregerstrom erforderlich und somit eine höhere Spannung der
Erregermaschine. Diese letztere befindet sich nun in dein nächsten Teil des Regelbereiches,
der sich von 75 bis 9o Volt erstreckt. Infolge des kurzgeschlossenen Vorwiderstandes
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entwickelt die Wicklung i bei geöffneten Hauptkontakten HK des Reglers
einen größeren Fluß als die Wicklung q., so daß schließlich eine Sättigung des Joches
9 eintritt. Infolgedessen mulß sich ein Teil des Kraftlinienflusses der Wicklung
i seinen Weg über den Anker io suchen, der dadurch angezogen wird. Dieser Vorgang
wird noch durch den Fluß der Wicklung-4 unterstützt, der infolge der höheren Spannung
der Erregermaschine ebenfalls größer geworden ist. Der Fluß der Wicklung i ist jedoch
noch nicht so groß, um den Anker i o entgegen der Federkraft so weit anzuziehen,
daß die Kontakte 12, 13 in Berührung miteinander kommen können. Schließen
sich nun die Hauptkontakte HK, so verschwindet der F1uB der Wicklung i wieder,
und, da der Fluß der Wicklung [ noch nicht ausreicht, den Anker 1o zu halten, so
fällt dieser wieder ab und scliliel.lt dabei die Kontakte i t, 12 voll neuem. Der
Anker io schwingt dann im Gleichtakt wie der Anker 8 und öffnet und schließt dabei
periodisch die Kontakte 1i, 12, wodurch der Vorwiderstand 2 der Hauptwicklung i
periodisch ein- und abgeschaltet wird. Je nach denn Taktverhältnis der Schließungen
und Öffnungen ändert sich die mittlere wirksame Größe des Widerstandes. In dem Regelbereich
von 7,5 bis co Volt wird also wie bei einem normalen Tirrillregler der \ebenschlußregelwiderstand
periodisch kurzgeschlossen und außerdem der Vorwiderstand 2 der Hauptwicklung i
des Relais periodisch zu- und abgeschaltet, wodurch seine Größe der Spannung angepaßt
werden kann. Bei weitersteigender Generatorbelastung steigt auch die Spannung der
Erregerinaschine weiter und befindet sich nun in dem nächsten Teil des Regelbereiches,
der sich von 90 bis 120 Volt erstreckt. Durch diese höhere Erregerspannung
wird nun der Fluß der Wicklung i eine erhöhte Zugkraft auf dein Anker io ausüben,
so claß dieser dabei die Kontakte 12, 13 miteinander in Berührung bringt,
während sich die Kontakte 11,
12 nicht mehr schließen können. Dadurch ist
aber nun der Vorwiderstand 2 in seiner ganzen Größe dauernd in den Stromkreis der
Hauptwicklung i eingeschaltet. Durch das Schließen und Öffnen der Kontakte 12,
13
wird aber der Teil des Nebenschlußregelwiderstandes periodisch kurzgeschlossen,
der sich zwischen einer Aimapfung und dem sich
in der TR-Stellung
befindlichen Kontaktarm befindet. Dadurch wird aber eine Veränderung der TR-Stellung
je nach dem Taktverhältnis der Schließungen und Öffnungen vorgenommen, wodurch die
TR-Stellung langsam erhöht wird. In diesem Teil des Regelbereichs arbeiten also
die Kontakte 6 und 7 in der normalen Weise, während die Kontakte 12, 13 durch ihr
periodisches Schließen und Öffnen die TR-Stellung höher legen und die geöffneten
Kontakte 11, 12- den Vorwiderstand; 2 ganz und dauernd vor die Wicklung i geschaltet
haben.
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Befindet sich nun bei noch höherer Generatorlast die Erregerspannung
im vierten Teil des Regelbereiches, der sich zwischen i2o bis Zoo Volt befindet,
so ist der Fluß der Wicklung 4 so groß geworden, daß ein Abfallen des Ankers io
nicht mehr erfolgen kann. Die Kontakte 12, 13 bleiben daher dauernd geschlossen,
und der Teil des Nebenschlußregelwiderstandes zwischen der Anzapfung und der Stellung
des Kontakthebels ist nun dauernd kurzgeschlossen. Die TR-Stellung hat somit ihre
höchste Lage erreicht. In diesem Teil des Regelbereiches arbeiten die Kontakte 6,
7 in der gleichen Weise weiter. Die Kontakte 12, 13 haben durch ihre dauernde Kontaktgabe
die TR-Stellung in die höchste Lage gebracht` und die dauernd geöffneten Kontakte
i T, 12 den Widerstand 2 vollkommen und dauernd eingeschaltet.
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Bei sinkender Generatorbelastung und damit sinkender Spannung der
Erregermaschine müssen sich die Kontakte 12, 13 zunächst wieder öffnen. Infolge
des eingeschalteten Widerstandes 2 ist aber das Feld. der Wicklung i nicht mehr
so groß wie beim Aufwärtsarbeiten des Reglers. Somit erfolgt das Öffnen der Kontakte
12, 13 bereits bei einem höheren Wert der Erregerspannung, der im Beispiel i4o Volt
beträgt. Bei weiterem Zurückgehen der Erregerspannung arbeiten nun die Kontakte
12, 13, ohne daß sich zunächst 11, 12 berühren können. Diese können sich erst bei
einer Spannung wieder berühren, die höher liegt als die Spannung, oberhalb deren
beim Aufwärtsregulieren eine Berührung nicht mehr eintrat. Diese Spannung beträgt
in unserem Falle ioo Volt (beim Aufwärtsregulieren 30 Volt). Auch der nächste
Bereich erfährt gegenüber der Aufwärtsregulierung eine Verschiebung. Während im
letzteren Falle das öffnen der Kontakte i 1, 12 bereits bei einer Spannung von 75
Volt eintrat, werden diese nun bereits bei einer Spannung von 9o Volt geschlossen,
so daß der unterste Regelbereich beim Abwärtsregulieren sich von 9o bis 4o Volt
erstreckt. Gegenüber dem bekannten TR-Verstellrelais besitzt das beschriebene Relais
den 'Vorteil, daß man praktisch von einem Halteverhältnis nicht sprechen kann. Während
in der bekannten Einrichtung der Anker etwa bei 5o % der Spannung angezogen
wurde und erst bei 25 % wieder abfiel, sind in dem erfindungsgemäßen Relais
die Spannungsunterschiede wesentlich geringer geworden. Außerdem wird durch die
Vorschaltung des Vorwiderstandes 2 vor die Hauptwicklung i erreicht, daß bei höheren
Erregerspannungen diese Wicklung thermisch nicht überlastet ist.